高校化学｜鉄（Fe）の性質と反応：大学入試頻出ポイント

鉄（Fe）は高校化学でもっとも登場回数の多い金属のひとつであり、酸化数の変化・電池反応・酸化還元反応・金属の腐食など、あらゆる単元と関わっています。

大学入試でも頻出で、鉄の性質や反応式を正確に理解しているかどうかで得点が大きく変わります。

本記事では、鉄の基本性質から重要な反応、そして入試で狙われやすいポイントまで整理して解説します。

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性質

鉄（Fe）は周期表の第4周期、第8族に属する遷移金属です。以下は鉄の主な性質です：

• 物理的性質：
  • 鉄は銀白色の金属で、非常に硬く、延性と展性があります。
  • 比重は約7.87で、比較的重い金属です。
  • 融点は1538°C、沸点は2862°Cと高温に耐えることができます。
• 化学的性質：
  • 鉄は酸素と反応して酸化鉄（錆）を形成します。特に湿気の多い環境では錆びやすいです。
  • 鉄は酸や塩基と反応し、様々な鉄化合物を生成します。
  • 磁性を持ち、磁石に引き寄せられる性質があります。

反応

鉄は多くの化学反応に関与します。以下は代表的な反応です：

• 酸化反応：
  • 鉄は酸素と反応して酸化鉄（Fe₂O₃）を形成します。この反応は錆びとして知られています。
  • 4Fe+3O2​→2Fe2​O3​
• 酸との反応：
  • 鉄は塩酸や硫酸などの酸と反応して水素ガスを発生させます。
  • Fe+2HCl→FeCl2​+H2​
• 塩基との反応：
  • 鉄は強塩基と反応して鉄(III)水酸化物を生成します。
  • Fe3++3OH−→Fe(OH)3​

大学入試の頻出パターン（まとめ）

●１．鉄の酸化数変化（Fe → Fe²⁺ → Fe³⁺）

鉄は 0 → +2 → +3 と酸化しやすい金属で、特に

• Fe²⁺ が空気酸化されて Fe³⁺ になる反応
• 過マンガン酸カリウムや二クロム酸カリウムとの滴定計算
  が定番の出題テーマです。

●２．鉄(II)イオン（Fe²⁺）の性質と反応

Fe²⁺ は還元剤として働くため、

• 過マンガン酸カリウムによる酸化
• ヨウ素の生成（Fe²⁺ → Fe³⁺）
  など、酸化還元反応がよく出題されます。沈殿反応（緑白色→酸化→褐色への変化）も定番です。

●３．鉄(III)イオン（Fe³⁺）の性質と反応

Fe³⁺ は酸化剤として働き、

• チオシアン酸カリウム（KSCN）による血赤色錯体形成
  が入試の超定番パターンです。

●４．鉄と酸・塩基との反応

金属としての鉄に関する頻出内容：

• 希酸とは反応して水素を発生（Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂）
• 濃硝酸とは不動態を形成して反応しにくくなる
• 熱濃硫酸とは反応
  これらの反応性の違いが問われます。

●５．酸化鉄・水酸化物の反応と沈殿の色

• Fe(OH)₂ → 緑白色
• 酸化されて Fe(OH)₃ → 褐色
  この「色の変化」は実験問題の定番で、沈殿生成と酸化還元の組み合わせで問われます。

●６．鉄の腐食（赤さび）と防止法

鉄の腐食は、電池モデルで説明される典型的な出題分野。

• アノード・カソードの電子の流れ
• 犠牲防食の仕組み
  など、電池分野とセットでよく問われます。

●７．鉄を用いた電池反応

• ダニエル電池
• 乾電池（負極に鉄を含む場合）
• 鉄と銅・亜鉛との組み合わせ
  など、電池反応式の穴埋めや電位差の計算で頻出です

鉄の性質と反応を理解することで、日常生活や科学の学びに役立つ知識を得ることができます。

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